30.09.2010

DESMA TEC

formicaPlast® : Mikrospritzguß neu erfunden

Die Bedeutung hochpräziser Mikroformteile von wenigen Milligramm Gewicht nimmt von Jahr zu Jahr zu. Speziell in der Medizintechnik, der Elektro- und Elektronikindustrie sowie in der Automobil-industrie geht man von einem steigenden Bedarf an Mikroformteilen aus Kunststoff, Keramiken und Metallen aus. Es sind Anwendungen wie Sensoren (Beschleunigungs- und Drucksensoren), Mikro-pumpen, Bauteile für Hörgeräte, mechanische Übertragungselemente (Zahnräder und Kupplungen) oder optische Linsen. Die Anforderungen an solche Teile zeigen, wie wichtig die Existenz einer hoch präzisen Mikrospritzgießmaschine ist. Um die unterschiedlichen Anforderungen zu erfüllen, bedarf es, gerade im Spritzgießen, einer großen Anlagenflexibilität. Mit der konsequenten Weiter-entwicklung der aktuellen Maschinentechnik stellt sich DESMA auf den steigenden Bedarf der In-dustrie zur Herstellung von Mikroformteilen ein.
Um die hohen Anforderungen der technischen Mikroformteile zu erfüllen, müssen alle herkömmli-chen als auch spezielle Kunststoffe auf einer Maschine verarbeitet werden können. In der Medizin-technik werden beispielsweise oft PP als vielseitiger Standardkunststoff und transparente Form-massen wie PC und PMMA verwendet. Es kommen aber auch technische Kunststoffe, wie POM, PA, und andere Hochtemperaturkunststoffe, wie LCP, PPS, PEEK oder PEI zum Einsatz.
Neue Trends in der Medizintechnik verlangen nach neuen Fertigungsmethoden und treiben damit auch die Mikrospritzgießtechnik voran: Minimalinvasive operative Eingriffe in der Medizin benötigen kleinste Bauteile um notwendige Operationen für den Menschen nicht unnötig zu erschweren. Aber auch die Verwendung von Mikrobauteilen für z.B. Hörgeräte oder Dialyseapparate können dem Pa-tienten mehr Komfort geben.

Diese Erkenntnisse lagen der Entwicklung der schussgewichtsoptimierten Mikrospritzgießanlage formicaPlast® zugrunde.
Die formciaPlast® arbeitet mit einer Zweistufen-Kolbenspritzeinheit für alle Standardgranulate.
Zur Vorplastifizierung wird ein 6 mm-Kolben und für den hochpräzisen Einspritzvorgang ein 3 mm-Kolben verwendet. So können Schußgewichte von 10mg bis zu 200mg in höchster Präzision er-reicht werden. Aus der Verkleinerung des Schussgewichts und der entsprechenden Angüsse leiten sich diese Vorteile für die Werkzeug- und Maschinentechnik ab:

• Der formgebende Konturbereich – und damit auch die Werkzeugeinsätze – wird kleiner, so dass
das Werkzeug sehr gut als Stammwerkzeug ausgeführt werden kann.
• Die Antriebskomponenten sind klein, dynamisch und präzise.
• Der hochpräzise servoelektrische Antrieb für die Einspritzbewegung erlaubt Spritzdrücke über
3000 bar und Einspritzgeschwindigkeiten bis zu 1000 mm/s.
• Die Baugruppen der Maschine, die auf einer steifen, ebenen Maschinengrundplatte modular an
geordnet sind, sind sehr kompakt und gut zugänglich.



Konventionelle Spritzgießmaschinen arbeiten mit Plastifizierschnecken welches für größere Schussgewichte <1cmm durchaus Vorteile bietet. Im Bereich des Mikrospritzgusses sind Plastifi-zierschnecken eher hinderlich. Es wird immer eine größere Menge Material benötigt um die Misch-kammer um die Plastifizierschnecke herum zu füllen. Dies erweist sich im Laborbetrieb oder bei sehr hochwertigen teuren Materialien oft als Nachteil. Des Weiteren findet durch die lange Verweil-zeit der Schmelze in der Mischkammer oft eine thermische Schädigung statt. Gerade bei medizi-nisch anspruchsvollen bioresorbierbaren Materialien ist die Schneckenplastifizierung nur bedingt geeignet. Ein weiterer Vorteil der FormicaPlast im Vergleich zu konventionellen Maschinen sind die sehr kurzen Umrüstzeiten für einem Materialwechsel weil die FormicaPlast keine Plastifizierschne-cke benötigt.

Die FormicaPlast arbeitet nach dem Fifo- Prinzip. First- In First-Out bedeutet, dass das zuerst auf-geschmolzene Material auch zuerst die Mischkammer verlässt. Die Verweilzeit der Schmelze ist ab-hängig von der Zykluszeit und dem Schussgewicht. Bei einem angenommenen Schussgewicht von 20cmm und einer Zykluszeit von 3,5 Sekunden verweilt das zuerst aufgeschmolzene Material ledig-lich 35 Sekunden in der Mischkammer bevor es injiziert wird.

Eine absolute Besonderheit stellt die formicaPlast® 2K dar. Die formicaPlast® 2K verwendet das Umsetz-Indexverfahren zur Realisierung der Herstellung von 2K Mikrokomponenten.
Am treffendsten lässt sich diese Technik als Umsetz-Indexverfahren bezeichnen und stellt eine Va-riation aus der bekannten Indextechnik mit rotierenden Werkzeugteilen und der Transfertechnik mit parallel zueinander angeordneten Maschinen dar. Die Spritzeinheiten werden nebeneinander auf-gestellt, damit die Werkzeuge miteinander gekoppelt werden können. Die Werkzeugeinsätze wer-den nach dem Öffnen des Werkzeugblocks aus den Formplatten gehoben und danach mit einer 180°-Drehung innerhalb von 0.2 s in die neue Spritzposition gebracht. Ein ins Werkzeug integrierter Schwenkarm garantiert die hohe Präzision des Umsetzens
Diese Verfahrensweise gleicht dem Index-Verfahren, das mehrere Vorteile bei der Fertigung mehr-komponentiger Formteile bietet:

• die Möglichkeit zum Hinterspritzen der Formteile auf der drehenden Seite,
• damit verbunden eine große Variantenvielfalt und Designfreiheit,
• das gleichzeitige Spritzen des Vor- und Fertigspritzlings,
• infolgedessen kurze Zykluszeiten sowie
• die gute thermische Trennung der Werkzeugkavitäten des Vorspritzlings und des Fertigteils.

Beide formicaPlast Technologien ermöglichen die Minimierung des Angussvolumens und schaffen dadurch ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Anguss und Formteil. Somit bietet die neue formi-caPlast-2K den Herstellern von Mikroformteilen erstmals eine integrierte, flexible Zweikomponen-ten-Mikrospritzgießmaschine, welche die Präzision und einfache Handhabung der 1K-Variante auf die Zweikomponententechnik überträgt.

DESMA TEC und das Kunststoffzentrum Leipzig (KUZ) arbeiten seit Jahren in dem Bereich des Mikrospritzgießens eng zusammen. Geplante Entwicklungen; Automatisierungen oder Maschinen-erweiterungen werden gemeinsam entwickelt und erprobt. Des Weiteren steht das KUZ regelmäßig für Kundenabmusterungen zur Verfügung.